1.2我国轻集料行业存在的一些问题
我国的轻骨料及其混凝土无论在品种,数量及应用范围上与国外相比仍有较大差距。主要采用粘土陶粒、粉煤灰陶粒和页岩陶粒等轻骨料,技术水平依旧处于初级阶段;业界人士过多偏重于轻集料在墙体材料的广泛应用,而忽视承重结构的高性能陶粒的生产与开发,对轻集料的研究不具有统筹协调性[13]。虽然我国轻骨料资源丰富,尤其是天然轻集料品种齐全,为推广应用提供了有利的条件,但是由于上述原因,轻集料混凝土在我国并没有得到推广。虽然轻集料具有轻质高强,抗震性能好,抗裂性好,耐久性好,耐火性好,综合效益好的优点;表观密度不大于1950kg/m³[14]。但是由于生产过程中普遍采用烧结法,烧制温度约为1050℃~1200℃,能耗很大。轻集料混凝土拉压比小于普通石子混凝土,且与其它材料一样,存在强度越高,脆性越大的问题;此外,轻集料具有缓慢吸水放水的特点,使得轻骨料混凝土流动性较差,在泵送时需要预湿处理,但预湿后,又会降低轻集料混凝土的耐久性和强度。轻集料混凝土需要兼顾强度和密度,强度与密度正相关[15],配制高标号的轻集料混凝土,密度同样上升,且脆性也相应加大,限制了轻集料混凝土推广应用。
1.3造纸白泥与加气混凝土的现状
由于我国木材资源匮乏,故采用竹材造浆。造纸行业有一个工艺步骤来回收碱,以降低生产成本。造纸步骤中,制浆黑液经提取、蒸发浓缩、在碱回收炉燃烧,得到熔融物,溶入水后成为绿液.其主要成分为碳酸钠。然后将石灰加入绿液中苛化,使碳酸钠转化为氢氧化钠,同时得到沉淀物白泥。反应化学式如下:
Na2CO3+CaO+H2O=2NaOH+CaCO3
造纸白泥是制浆造纸企业在碱回收过程中产生的副产物,其主要成分是碳酸钙CaCO3,可以作为钙源材料使用。但是,其杂质硅含量高、含水率高、颗粒细小、碱性大,且存在Cr、Mn、Fe等碱性金属离子,是一种有害的工业固体废弃物。目前我国每年产生的白泥多达1000万t左右,这些白泥中只有少部分得到利用,绝大多数企业将白泥堆放或填埋,不但占用了土地资源,还会对土壤、地下水造成污染,也浪费了白泥中大量的资源。寻找其低成本、高附加值的资源化利用技术是目前亟待解决的技术难题。
加气混凝土砌块生产原料皆选用遗弃的废料,如粉煤灰、砂子,石灰、尾矿等,替代原有的黏土砖生产造价,一方面实现了工业废渣的综合再利用,降低建造成本,创造了良好的社会效益和经济效益;另一方面有效的保护了土地资源,深具节能环保性,被称为新型绿色建材中的精品,受到国家环保政策的大力支持。同时加气混凝土在储运和整理时处理不当会加重污染,因此得采取严密的运输、储存措施。
1.4烧结温度与水热养护对硅酸盐陶粒性能的影响
烧结温度对陶粒性能的影响:陶粒抗压强度与烧成温度成正相关:烧成温度在1000℃以下时,烧成的样品强度太低,内部结构比较疏松;温度升到1250℃时,样品已经流态化,发生变形,表面生成致密的釉质,体积缩小,呈黑红色。以符合GB2838-81筒压强度不小于6.5MPa的要求为前提,烧成温度选1050~1150℃。陶粒吸水率在烧成温度>1050℃时,呈单调下降:吸水率测定参考国标GB/T3810.3-1999。烧成温度对陶粒的吸水率影响复杂,烧成温度低于1050℃时,吸水率变化复杂,以成型时粉煤灰的水硬性产生孔隙结构和焙烧初期水、有机物烧失和矿物分解产生的孔隙为主,并受低熔点物质渗透因素的负面影响。烧成温度高于1050℃后,以熔融态液相致密化影响为主,熔解的石英等玻璃态物质粘度小,容易渗透到各种晶体颗粒间隙中,使吸附材质的颗粒结构过于致密,从而使气孔较少。随着烧成温度的升高,颗粒内部的致密组织在增加,使得粉煤灰陶粒内部的孔隙率下降,导致了陶粒吸水率的急速单调下降[16]。陶粒容重随烧成温度升高而增:烧结温度在1000~1100℃范围内,陶粒容重增加幅度较小,烧结温度由1100℃升高至l150℃,陶粒容重快速增大。